Компановка конструктивной схемы перекрытия

Рак В.И., Кожихов А.Г.

 

К 58 Расчет и конструирование плиты и второстепенной балки монолитного железобетонного ребристого перекрытия многоэтажного промышленного здания: метод. указания к курсовой работе / В.И. Рак, А.Г. Кожихов; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2009. - 51 c.

 

Работа содержит рекомендации по расчету и конструированию плиты и второстепенной балки монолитного железобетонного ребристого перекрытия многоэтажного промышленного здания с использованием проектно-вычислительного комплекса Structure CAD.

Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения специальностей: 270102 «Промышленное и гражданское строительство», 270105 «Городское строительство и хозяйство», 270112 «Водоснабжение и водоотведение», 280302 «Комплексное использование и охрана водных ресурсов».

 

 

УДК 624.04:624.012.35(076.5)

ББК 38.53-02я73

 

 

© Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт), 2009

 

© Рак В.И., Кожихов А.Г., 2009

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1. Общие сведения ………………………………………………………….. 2. Исходные данные для проектирования ………………………………… 3. Компоновка железобетонного междуэтажного перекрытия………...... 4. Расчет и конструирование балочной монолитной плиты …………….. 4.1. Расчетные пролеты плиты и нагрузки …………………………….. 4.2. Расчетная схема и варианты загружения балочной плиты.……… 4.3. Определение расчетных усилий в многопролетной неразрезной балке с использованием ПВК Structure CAD …………………….. 4.4. Характеристики прочности бетона и арматуры…………………… 4.5. Определение высоты сечения плиты………………………………. 4.6. Подбор арматуры …………………………………………………… 5. Расчет и конструирование многопролетной второстепенной балки … 5.1. Расчетные пролеты и нагрузка на балку…………………………… 5.2. Определение расчетных усилий в балке…………………………… 5.3. Характеристики прочности бетона и арматуры…………………… 5.4. Определение высоты сечения балки……………………………….. 5.5. Расчет прочности сечений второстепенной балки ………………. 5.5.1. Расчет прочности сечений, нормальных к продольной оси 5.5.2. Расчет прочности сечений, наклонных к продольной оси… 5.6. Построение эпюры материалов…………………………………….. Литература …………………………………………………………………... Приложения ………………………………………………………………….

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Стоимость железобетонных перекрытий в каркасных многоэтажных зданиях составляет от 25 до 35% всей стоимости здания, поэтому рациональный выбор конструктивной схемы перекрытия может значительно снизить стоимость здания. Разработка варианта ребристого перекрытия состоит в выборе сетки колонн, установлении направления и количества пролетов главных и второстепенных балок в зависимости от назначения здания, требований по его освещенности, пространственной жесткости, величины полезной нагрузки.

Монолитное ребристое перекрытие с балочными плитами состоит из системы балок (главных и второстепенных) и плиты, монолитно связанной с балками. Сущность монолитного ребристого перекрытия заключается в удалении бетона из растянутых зон сечений в целях экономии бетона и облегчения конструкции, в растянутых зонах сохранены только ребра, в которых сконцентрирована растянутая арматура. Главные балки опираются на наружные стены и колонны, а второстепенные – на наружные стены и главные балки. Главные балки могут быть расположены параллельно или перпендикулярно длинной стороне здания и иметь пролеты 6-8 м. Второстепенные балки размещают так, чтобы ось одной из них совпала с осью колонны. Пролет второстепенных балок составляет 5-7 м. Рекомендуемые пролеты плит 1,7-2,7 м. Толщину плиты по экономическим соображениям принимают возможно меньшей. Минимальное ее значение для междуэтажных перекрытий промышленных зданий – 60 мм. При больших временных нагрузках толщину плиты принимают 80-100 мм (по условию экономичного армирования).

Характер работы плиты в составе перекрытия определяется соотношением ее сторон: при отношении длинной к короткой стороне более 2 плита называется балочной и работает на изгиб преимущественно в одном направлении – вдоль короткой стороны и предполагается опирающейся только на второстепенные балки; при ином соотношении сторон плита работает в двух направлениях и обычно рассматривается опертой по контуру.

Расчет монолитного ребристого перекрытия состоит из последовательных расчетов его элементов: плиты, второстепенных балок, затем главных балок, т.е. от вышележащего к нижележащему элементу. В большинстве случаев достаточно ограничиться расчетом по несущей способности, т.к. при соблюдении рекомендаций по определению размеров сечений жесткость элементов, как правило, обеспечена.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

Конструктивная схема здания – неполный железобетонный каркас.

Размеры здания в плане (в свету): ширина В = 18,6 м, длина L = 32,4 м.

Временная (технологическая) нормативная нагрузка на перекрытие v_n = 7,5 кПа.

Постоянная нормативная нагрузка от веса конструкций пола - 0,3 кПа.

Наружные стены здания – кирпичная кладка толщиной 510 мм.

Материалы для перекрытия: бетон тяжелый В25, арматура В500 (Вр-1) для сеток и А400 (А-III) для балок.

Коэффициент надежности по назначению здания g_n = 0,95 [1]

 

Рис. 1. Конструктивная схема перекрытия

Рис. 2. Графики рекомендуемых пролетов плиты и второстепенной балки	Рис. 3. Графики рекомендуемых размеров сечений балок

 

Преобразуя формулу (1), получим выражение для среднего пролета плиты:

l _пл^ср = В / (n_пл – 0,4) = 18,6 / (9 – 0,4) = 2,16 м.

В целях унификации величину среднего пролета округляем так, чтобы число было кратно 50 мм. Принимаем l _пл^ср = 2150 мм.

Крайний пролет плиты l _пл^кр = 0,8 l _пл^ср = 0,8 × 2150 = 1720 мм.

Полученные значения подставляем в формулу (1), результат сравниваем с шириной здания по заданию.

В = 2 × 1,72 + (9 – 2) × 2,15 = 18,49 м, невязка D = 18,6 – 18,49 = 0,11 м.

Невязка в расчетах устраняется за счет изменения величины крайних пролетов: окончательно принимаем l _пл^кр = 1775 мм, l _пл^ср = 2150 мм.

 

Для определения пролетов второстепенных балок выражаем длину здания в зависимости от их величины и количества в перекрытии:

L = 2 l _вб^кр + (n_вб - 2) l _вб^ср, (2)

где l _вб^кр – крайний осевой пролет второстепенной балки;

l _вб^ср – средний осевой пролет второстепенной балки

Учитывая оптимальное соотношение крайнего и среднего пролетов балки l _вб^кр = 0,8 l _вб^ср, определяем величину среднего пролета второстепенной балки l _вб^ср = L / (n_вб – 0,4), где n_вб – число пролетов второстепенной балки, зависящее от рекомендуемого пролета.

n _вб = L / l _вб^рек = 32,4 / 6,75 = 4,8, где l _вб^рек = 6,75 м определено по рис. 2.

Число пролетов округляем до ближайшего целого значения: n_вб = 5.

l _вб^ср = 32,4 / (5 – 0,4) = 7,04 м. Округляя значение среднего пролета кратно 50 мм, принимаем l _вб^ср = 7000 мм.

Величина крайнего пролета второстепенной балки l _вб^кр = 0,8 × 7000 = 5600 мм.

Полученные значения подставляем в формулу (2) и сравниваем результат с длиной здания по заданию. Невязку в расчетах устраняем за счет изменения длины крайних пролетов.

L = 2 × 5,6 + (5 - 2) × 7,0 = 32,2 м. Невязка D = 32,4 – 32,2 = 0,2 м.

Окончательно принимаем l _вб^кр = 5700 мм, l _вб^ср = 7000 мм.

 

Определим пролеты главных балок:

Крайние l _гб ^кр = l _пл^кр + 2 l _пл^ср = 1,775 + 2 × 2,15 = 6,075 м.

Средние l _гб ^ср = 3 l _пл^ср = 3 × 2,15 = 6,45 м.

 

Толщина плиты назначается по табл. 1 в зависимости от величины временной нагрузки и пролета.

Таблица 1

Толщина плиты, см	Пролет плиты, м, при нормативной полезной нагрузке vn, кПа
4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0	12,5	15,0	20,0
	2,1-2,7	2,2-2,5	2,0-2,4	1,8-2,2	1,7-2,1	-	-	-	-	-
	2,3-3,0	2,2-2,8	2,1-2,7	2,0-2,6	1,9-2,5	1,8-2,4	1,8-2,3	1,7-2,2	1,6-2,0	1,5-1,8

 

Толщина плиты принята h_пл = 70 мм.

Предварительные размеры поперечных сечений балок назначают по графику (рис. 3) в зависимости от полезной нормативной нагрузки и пролета балок: сначала определяют оптимальное соотношение h / l, затем по высоте сечения определяют ширину сечения b = 0,4…0,5 h.

В целях унификации высоту поперечного сечения балок принимают кратной 50 мм при размерах до 600 мм и кратной 100 мм при больших размерах. Ширину поперечного сечения балок назначают 150, 200, 220, 250 и далее кратно 50 мм.

Высота второстепенных балок h_вб = 7000 / 18 = 389 мм, где 1 / 18 принята по графику (рис. 3); принимаем h_вб = 400 мм; ширина поперечного сечения балки b_вб = 0,5 h_вб = 0,5 × 400 = 200 мм.

Высота главных балок должна быть больше высоты второстепенных балок на 10 – 25 см. Высота главных балок h_гб = 6450 / 13,5 = 478 мм. Принимаем h_гб = 600 мм, ширина сечения главной балки b_гб = 0,4 × 600 = 240 мм, принимаем b_гб = 250 мм.

 

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ

БАЛОЧНОЙ МОНОЛИТНОЙ ПЛИТЫ

 

Рис. 4. К определению расчетных пролетов плиты

 

l ₀₁ = l _пл^кр + (0,12 / 2) = 1775 + 120 / 2 = 1835 мм, l ₀₂ = l _пл^ср = 2150 мм.

Подсчет нагрузок на 1 м² перекрытия приведен в табл. 2.

 

Таблица 2

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка*, кПа	Коэффициент надежности по нагрузке, gf	Расчетная нагрузка**, кПа
Постоянная 1. Собственный вес плит толщиной 7 см (25кН/м^3 × 0,07м)^* 2. Вес пола (по заданию)	1,75 0,3	1,1 1,1	1,93 0,33
Итого постоянная	2,05		g = 2,26
Временная (по заданию)	7,5	1,2	v = 9,0
Полная			g+v=11,26

 

* Нормативная нагрузка от собственного веса конструкций (в кПа) определяется умножением объемного веса на толщину слоя.

** Расчетная нагрузка определяется умножением значения нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке g_f, определяемый по табл. 1,2 СНиП [2].

 

Для расчета многопролетной плиты в плане перекрытия условно выделяется расчетная полоса шириной b = 1 м.

При этом полная расчетная нагрузка на 1 м длины плиты 11,26 кН/м.

С учетом коэффициента надежности по назначению здания g_n = 0,95 полная расчетная нагрузка на 1 м длины плиты q = 11,26 × 0,95 = 10,7 кН/м.

Для определения максимальных положительных и возможных отрицательных изгибающих моментов в пролетах плиты вводится условная нагрузка. Предполагается, что в процессе эксплуатации здания временная нагрузка не может быть менее 25% от своей наибольшей величины, поэтому минимальная условная расчетная нагрузка равна:

(g + 0,25 v) g_n = (2,26 + 0,25 × 9,0) × 0,95 = 4,3 кН/м.

Сечение плиты для расчета предварительно принято b x h: 100 х 7 см.

 

4.2. Расчетная схема и варианты загружения балочной плиты

 

Расчетная схема балочной плиты принята в виде многопролетной неразрезной шарнирно опертой балки (рис. 5 а).

 

 

Рис. 5. Расчетная схема плиты с нумерацией узлов и элементов (а) и варианты ее загружения (б)

 

Для балочной плиты создается три варианта загружения (рис. 5 б):

1. Полная нагрузка g + v во всех пролетах.

2. Полная нагрузка g + v в нечетных пролетах и условная нагрузка g + 0,25v в четных пролетах.

3. Полная нагрузка g + v в четных пролетах и условная нагрузка g + 0,25v в нечетных пролетах.

Особенностью неразрезных балок является наличие значительных надопорных моментов, которые отсутствуют в разрезных балках, а также растянутых зон в верхней части сечения в надопорных зонах (рис. 6).

Рис. 6. Эпюра изгибающих моментов и схема армирования неразрезной двухпролетной балки

Рис. 7. Фрагмент интерфейса ПВК SCAD в начале работы

 

В окне «Новый проект» в раскрывающемся списке «Тип схемы» выбрать «5 – Система общего вида» (рис. 8).

 

Рис. 8. Диалоговое окно «Новый проект». Выбор типа схемы

 

В окне «Новый проект» нажать кнопку «Единицы измерений» и в появившемся окне «Единицы измерений» установить удобные для использования единицы измерения линейных размеров, размеров сечений и сил, например, как на рис. 9. Нажать кнопку «ОК».

 

Рис. 9. Диалоговое окно «Единицы измерений»

 

Нажать кнопку «ОК» в окне «Новый проект».

В открывшемся окне «Создание нового проекта SCAD» в окошке «Имя файла» задать имя файла, например, свою фамилию (рис. 10). С помощью списка «Папка» или кнопок слева указывается адрес сохраняемого файла. Нажать «Сохранить».

 

Рис. 10. Диалоговое окно «Создание нового проекта SCAD»

 

После этого откроется экран управления проектом SCAD (рис. 11).

Сделать двойной щелчок левой кнопкой мыши на пункте «Расчетная схема» папки «ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ» (рис. 12), после чего интерфейс программы примет вид, изображенный на рис. 13.

Рис. 11. Экран управления проектом SCAD	Рис. 12. Фрагмент экрана управления проектом

Для отображения на экране панелей «Фильтры отображения» и «Визуализация» кнопки «Показать/скрыть фильтры» и «Показать/скрыть панель визуализации» должны быть нажаты.

Рис. 13. Интерфейс Structure CAD

 

Перейти на вкладку «Узлы и элементы» однократным щелчком левой кнопки мыши по ней и нажать кнопку «Узлы» (рис. 14).

Рис. 14. Вкладка «Узлы и элементы». Узлы

Затем нажать кнопку «Ввод узлов» . В открывшемся окне «Ввод узлов» (рис. 15) ввести первый узел с координатами «0, 0, 0» путем однократного нажатия кнопки «Добавить». Далее задать координаты второго узла (рис. 16), поднять флажок «Повторить», задать количество повторов N = 7, а также величину приращения dX = 2.15 м, поднять флажок «Автоматический перенос начала координат в последний введенный узел», нажать кнопку «Добавить» один раз. Таким образом будут введены узлы №2 – 9. Для ввода последнего, десятого, узла в окне «Ввод узлов» убрать флажок «Повторить» и нажать «Добавить». Закрыть окно «Ввод узлов». При вводе координат разделителем между целой и дробной частью является точка, а не запятая.

 

Рис. 15. Диалоговое окно «Ввод узлов»	Рис. 16. Диалоговое окно «Ввод узлов»

 

На экране должны отобразиться введенные узлы (рис. 17).

Рис. 17. Отображение введенных узлов (фрагмент)

Для отображения номеров узлов на панели «Фильтры отображения» нажимается кнопка «Номера узлов».

Для задания элементов нажать кнопку «Элементы» на вкладке «Узлы и Элементы». Вкладка примет вид, изображенный на рис. 18.

Рис. 18. Вкладка «Узлы и Элементы». Элементы

Нажать кнопку «Добавление стержней с учетом промежуточных узлов» . Сделать одинарный щелчок левой кнопкой мыши сначала на первом узле, а затем на последнем. В результате будут сформированы все 9 стержней расчетной схемы (рис. 19).

Рис. 19. Отображение введенных элементов с их нумерацией (фрагмент)

Для отображения номеров элементов на панели «Фильтры отображения» нажимается кнопка «Номера элементов».

Перейти на вкладку «Назначение» (рис. 20).

Рис. 20. Вкладка «Назначение»

Для задания жесткостей стержням нажать кнопку «Назначение жесткостей стержням». После ее нажатия откроется диалоговое окно «Жесткости стержневых элементов» (рис. 21). На вкладке «Общие данные» в области «Способ задания» включить переключатель «Параметрические сечения». Перейти на вкладку «Параметрические сечения» (рис. 22). В области «Материал» в списке выбрать «Бетон тяжелый В25». В области «Сечение» должны быть нажата кнопка «Прямоугольное». В области «Параметры сечения» задать ширину и высоту сечения в указанных единицах измерения. Нажать кнопку «Контроль» для проверки правильности задания размеров сечения. В случае ошибки исправить ее, а в случае правильного задания нажать «ОК».

Рис. 21. Диалоговое окно «Жесткости стержневых элементов»

 

Рис. 22. Задание жесткостей

Далее выделить все элементы путем наведения курсора на элементы (а не на узлы!) и однократного щелчка левой кнопкой мыши (выбранные элементы станут красными) и нажать кнопку «Подтверждение».

Для отображения номеров типов жесткости на панели «Фильтры отображения» нажимается кнопка «Номера типов жесткости».

Для задания связей в узлах нажать кнопку «Установка связей в узлах» на вкладке «Назначения». В открывшемся окне «Связи» (рис. 23) в области «Направление связей» нажать кнопки в соответствии с тем, какие связи наложены на узел – кнопки «Х» и «Z». Нажатая кнопка соответствует наложению связи. Затем нажать «ОК». Программа вернется к расчетной схеме. Для наложения связей нужно выделить крайний (№1) узел (после выбора узел будет иметь красный цвет) и нажать «Подтверждение» .

 

Рис. 23. Задание связей в крайнем узле	Рис. 24. Задание связей в средних узлах

 

Для отображения связей в узлах на панели «Фильтры отображения» нажимается кнопка «Связи».

Еще раз нажать кнопку «Установка связей в узлах» . В окне «Связи» оставить нажатой только кнопку «Z». Нажать «ОК». Выбрать остальные узлы и нажать «Подтверждение» . В результате на все узлы расчетной схемы будут наложены связи (рис. 25).

Рис. 25. Отображение связей в узлах (фрагмент)

Для вычисления усилий в 5-ти сечениях по длине стержня на вкладке «Назначения» нажимается кнопка «Назначение промежуточных сечений для расчета усилий» и в окне «Вычисление усилий в дополнительных сечениях» (рис. 26) в области «Стержневые элементы» в окошке «Количество сечений» задается «5». Затем нажать «ОК», выбрать все элементы и нажать «Подтверждение» .

Рис. 26. Диалоговое окно «Вычисление усилий в дополнительных

Сечениях»

 

Для задания нагрузок на элементы расчетной схемы переходим на вкладку «Загружения». Нажимаем кнопку «Нагрузки на стержни» . Открывается диалоговое окно «Задание нагрузок на стержневые элементы» (рис. 27). Выбираем общую систему координат, вид нагрузки - «Распределенная». Направление действия нагрузки - «Z» (для сил) и задаем на клавиатуре значение нагрузки в окошко «Р» в указанных справа от окошка единицах измерения: 10.7 кН/м. Нажимаем «ОК». Путем наведения курсора на элемент и щелчка левой кнопкой мыши на нем указываем все элементы. Для подтверждения выбора нажать «Подтверждение» .

Рис. 27. Диалоговое окно «Задание нагрузок на стержневые элементы»

 

Для отображения распределенных нагрузок и их значений на панели «Фильтры отображения» нажимаются кнопки «Распределенные нагрузки» и «Значения нагрузок» (рис. 28).

Рис. 28. Отображение нагрузок загружения 1 (фрагмент)

 

Для сохранения загружения нажать кнопку «Сохранить/Добавить загружение» и в открывшемся диалоговом окне (рис. 29) задать имя загружения, например, «1», нажать «ОК».

Ответить «Да» на запросы «Загружение будет записано под номером 1» и «Перейти к формированию следующего загружения» (рис. 30).

Рис. 29. Сохранение загружения

 

 

Рис. 30. Запросы о номере загружения

Рис. 31. Отображение нагрузок загружения 2 (фрагмент)

Сохранить загружение под именем «2» аналогично созданию загружения 1.

Аналогично создается загружение «3»: полная нагрузка прикладывается в четных пролетах, а условная – в нечетных (рис. 32).

Рис. 32. Отображение нагрузок загружения 3 (фрагмент)

 

После создания трех загружений перейти на вкладку «Управление» и нажать кнопку «Выйти в экран управления проектом». После этого экран примет вид, представленный на рис. 11. При отсутствии ошибок в исходных данных (элементов без жесткостей, отсутствия нагрузок и т.п.) становится доступным пункт «Расчет. Линейный». Для его выполнения нужно щелкнуть по позиции «Линейный» (рис. 33).

Рис. 33. Фрагмент дерева управления проектом

 

В окне «Параметры расчета» нажать кнопки «Восстановить значения по умолчанию» и «ОК» (рис. 34).

 

Рис. 34. Диалоговое окно «Параметры расчета»

Ответить «Да» на запрос «Проект был модифицирован. Сохранить изменения?» (рис. 35).

 

Рис. 35. Запрос о сохранении модификаций проекта

 

В окне «Протокол выполнения расчета» в случае успешного окончания расчета в конце будет написано: «ЗАДАНИЕ ВЫПОЛНЕНО». Нажать «Выход» (рис. 36).

Рис. 36. Окно выполнения расчета

 

После выполнения линейного расчета становится доступным пункт «Результаты. Графический анализ» в окне управления проектом (рис. 37).

 

Рис. 37. Фрагмент дерева управления проектом

Нажав «Графический анализ», можно просмотреть вкладки «Деформации», «Эпюры усилий». Чтобы визуализировать эпюру изгибающих моментов Му, нужно выйти на вкладку «Эпюры усилий», затем нажать кнопку «Эпюры усилий» , предварительно выбрав в раскрывающихся списках вид усилия (в нашем случае Му), загружение и коэффициент масштабирования эпюр (рис. 38). Для оцифровки эпюры нужно нажать кнопку «Оцифровка изополей / изолиний» на панели «Фильтры отображения».

Оцифрованные отрицательные значения изгибающих моментов означают, что это максимальное значение на одной из опор, а положительные – наибольший момент в пролете.

Рис. 38. Фрагменты эпюр Му от загружений 1-3 с оцифровкой значений

 

После визуализации эпюры Му от каждого загружения перейти на вкладку «Управление», нажать кнопку «Печатать» , в открывшемся окне «Текст комментариев для печати» (рис. 39) в тексте комментариев написать: «Эпюра Му от загружения 1 (2, 3)». Нажать «ОК». В окне «Печать» выбрать принтер и нажать «Печать». В результате нужно получить твердую копию (распечатку) эпюр Му от всех трех загружений.

Для изменения установок принтера, например, книжной ориентации листа на альбомную, нужно открыть пункт падающего меню «Опции» и выбрать «Установки принтера», в открывшемся окне сделать нужные изменения.

 

Рис. 39. Диалоговое окно «Текст комментариев для печати»

 

Для распечатки расчетной схемы с номерами элементов нужно, находясь, например, на вкладке «Эпюры усилий», нажать кнопку «Отображение расчетной схемы» , на панели «Фильтры отображения» должны быть нажаты кнопки «Стержни» , «Номера элементов» и «Узлы» (рис. 40).

 

Рис. 40. Отображение фрагмента расчетной схемы с номерами элементов

 

 

Далее распечатать полученное изображение аналогично эпюрам.

Перейти на вкладку «Управление» и выйти в экран управления проектом. Для документирования полученных значений усилий нужно в экране управления проектом выбрать подпункт «Печать таблиц» пункта «Результаты» (рис. 41).

 

Рис. 41. Фрагмент дерева управления проектом

 

В открывшемся окне «Оформление результатов расчета» включить переключатель «Усилия и напряжения», задать параметры вывода, нажать кнопку «Формирование документа», а затем – «Просмотр результатов» (рис. 42). Полученный текстовый документ распечатать.

 

Рис. 42. Диалоговое окно «Оформление результатов расчета»

 

Вычисленные ПВК SCAD изгибающие моменты и поперечные силы в плите представлены ниже.

 

Единицы измеpения усилий: кН Единицы измеpения моментов: кН*м

------------------------------------------------------------------------

| У С И Л И Я /НАПРЯЖЕНИЯ/ В ЭЛЕМЕНТАХ |

------------------------------------------------------------------------

| 005_ 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 2-1 2-2 2-3 2-4

| 1 1 1 1 1 2 2 2 2 |

| 2 2 2 2 2 3 3 3 3 |

------------------------------------------------------------------------

| 1 - (1) |

| My -1.e-5 2.315 2.366.1533 -4.323 -4.323 .3771 1.986. 5052 |

| Qz 7.474 2.557 -2.359 -7.276 -12.19 11.59 5.853.1076 -5.637 |

| 2 - (2) |

| My -1.e-5 2.738 3.213 1.423 -2.629 -2.629 -.8486 -.3095 -1.012 |

| Qz 8.395 3.477 -1.439 -6.356 -11.27 4.46 2.151 -.1573 -2.466 |

| 3 - (3) |

| My .5069.104 -1.208 -3.431 -3.431 1.377 3.094 1.721 |

| Qz 2.083.1071 -1.868 -3.844 -5.82 11.79 6.053.3082 -5.437 |

------------------------------------------------------------------------

| 005_ 2-5 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 4-1 4-2 4-3

| 2 3 3 3 3 3 4 4 4 |

| 3 4 4 4 4 4 5 5 5 |

------------------------------------------------------------------------

| 1 - (1) |

| My -4.067 -4.067 .5521 2.08.518 -4.135 -4.135.5052 2.055 |

| Qz -11.38 11.44 5.702 -.0432 -5.788 -11.53 11.48 5.741 -.0035 |

| 2 - (2) |

| My -2.958 -2.958 1.7 3.268 1.744 -2.87 -2.87 -1.012 -.3971 |

| Qz -4.775 11.52 5.774.0292 -5.716 -11.46 4.603 2.294 -.0148 |

| 3 - (3) |

| My -2.743 -2.743 -.9263 -.351 -1.017 -2.927 -2.927 1.721 3.278 |

| Qz -11.18 4.528 2.219 -.0898 -2.398 -4.707 11.5 5.755.0098 |

------------------------------------------------------------------------

Максимальные значения изгибающих моментов в плите приведены в табл. 3.

Таблица 3

Номер	Расстояние от левой опоры до сечения	Изгибающий момент Му, кНм
пролета	расчетного сечения	+	-
	1-1	0,0 l 01	-	-
1-2	0,25 l 01	2,74	-
1-3	0,5 l 01	3,21	-
1-4	0,75 l 01	1,42	1,21
1-5	1,0 l 01	-	4,32
	2-1	0,0 l 02	-	4,32
2-2	0,25 l 02	1,38	0,85
2-3	0,5 l 02	3,1	0,31
2-4	0,75 l 02	1,72	1,01
2-5	1,0 l 02	-	4,07
	3-1	0,0 l 03	-	4,07
3-2	0,25 l 03	1.70	0.93
3-3	0,5 l 03	3.27	0.35
3-4	0,75 l 03	1.74	1.02
3-5	1,0 l 03	-	4.14

Подбор арматуры

Многопролетные балочные плиты армируют в соответствии с характером эпюры моментов. Армирование может быть непрерывным или раздельным.

При непрерывном армировании плита армируется рулонными сетками с продольным расположением рабочей арматуры. Рулон раскатывается по опалубке поперек каркасов второстепенных балок, на расстоянии 0,25 l от оси балки (в местах нулевых моментов) сетки перегибают.

При раздельном армировании плиты армируют в пролете и на опоре отдельными сетками с поперечным расположением рабочей арматуры. Такое армирование применяют, если нужна арматура Æ6 мм и более.

Подбор сечения рабочей арматуры в каждом сечении плиты определяется так же, как для изгибаемых элементов прямоугольного сечения с одиночной арматурой: определяется , по приложению 1, табл. П. 1.3 находится соответствующее ему значение коэффициента z, вычисляется требуемая площадь сечения арматуры . По приложению 1, табл. П.1.4 подбирается необходимое количество и диаметр проволок или стержней арматуры так, чтобы принятая площадь была больше требуемой по расчету.

Например: в первом пролете М = 3,21 кНм

, по приложению 1, табл. П.1.3, z = 0,97.

Требуемая площадь арматуры мм².

По приложению 1, табл. П.1.4 принимаем 8Æ5 В500 (Вр-1) c A_s = 157 мм².

Подбор сеток ведется для арматуры классов В500 (Вр-1) (непрерывное армирование) или A400 (А-III) (раздельное армирование).

Результаты расчетов представлены в табл. 4.

 

Шаг рабочей арматуры в сетках определяется по количеству стержней n, приходящихся на ширину расчетной полосы, равной 1 м: s = 1000 / n.

Диаметр и шаг распределительной арматуры в сетках назначаются конструктивно. Шаг стержней в сетках может быть 100, 125, 150, 200, 250 мм.

 

Таблица 4

Расчетное сечение	М, кНм	в, мм	h 0, мм	am	z	As^тр	Принятая арматура
Непрерывное армирование	Раздельное армирование
В крайних пролетах	3,21			0,055	0,97		С-1 5В500-100 4В500-200 As=196мм^2	С-1 4В500-200 5В500-125 As=157мм^2
У первой промежуточной опоры	4,32			0,074	0,96		С-2 4В500-200 5В500-100 As=196мм^2
В средних пролетах	3,27			0,056	0,97		С-3 4В500-200 5В500-125 As=157мм^2
У средних промежуточных опор	4,14			0,071	0,96		С-4 4В500-200 5В500-100 As=196мм^2

 

При непрерывном армировании ширина сетки: .

При назначении ширины сеток необходимо увеличить ширину сетки на 100 мм для заведения арматуры на стены здания или нахлеста сеток в месте их стыковки.

Длина сеток определяется в зависимости от ширины здания.

В данном случае L _сетки = 0,5 (В + 2 × 110) = 0,5 (18600 + 220) = 9410 мм.

При раздельном армировании ширина сеток:

нижних: В_сетки = l_пл – b_вб = 2150 – 200 = 1950 мм,

верхних: В_сетки = l_пл / 2 = 2150 / 2 = 1075 мм.

Длина сеток принимается в соответствии с пролетами второстепенных балок: L_сетки = l_вб = 5750 мм (для крайнего пролета) и 7050 мм (для среднего пролета).

Сеткам присваивают условную марку с порядковым номером для их изображения на чертежах.

Условные обозначения арматурных сеток в соответствии с ГОСТ [7]:

Параметры арматуры вдоль сетки Диаметр Класс арматуры – шаг стержней

Параметры арматуры поперек сетки Диаметр Класс арматуры – шаг стержней

 

Примеры раскладки сеток в плите перекрытия при непрерывном и раздельном армировании приведены в графической части (приложение 2).

 

 

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ

Рис. 43. К определению расчетных пролетов второстепенной балки

Рис. 44. Поперечное сечение второстепенной балки

l ₀₁ = l _вб^кр + (0,25 / 2) = 5,70 + 0,25 / 2 = 5,82 м; l ₀₂ = l _вб^ср = 7,0 м.

Расчетные нагрузки на 1 м длины второстепенной балки:

постоянная от собственного веса плиты и пола g l _пл^ср = 2,26 × 2,15 = 4,9 кН/м,

от собственного веса второстепенной балки

g_f b (h_вб – h_пл) r = 1,1 × 0,2 × (0,4 – 0,07) 25 = 1,8 кН/м,

полная постоянная g = 4,9 + 1,8 = 6,7 кН/м,

с учетом коэффициента надежности по назначению здания g_n = 0,95

полная постоянная g = 6,7 × 0,95 = 6,4 кН/м.

Временная нагрузка с учетом g_n = 0,95: v = 9,0 × 2,15 × 0,95 = 18,4 кН/м.

Полная нагрузка g + v = 6,4 + 18,4 = 24,8 кН/м.

Условная нагрузка g + 0,25v = 6,4 + 0,25 × 18,4 = 11,0 кН/м.

Условная нагрузка вводится для определения отрицательных моментов в пролетах второстепенной балки.

Рис. 46. Задание жесткости второстепенной балки в ПВК SCAD

Усилия во второстепенной балке должны быть определены в 7 сечениях по длине каждого конечного элемента.

Ниже приведены вычисленные ПВК SCAD расчетные усилия во второстепенной балке.

Единицы измеpения усилий: кН Единицы измеpения моментов: кН*м

| У С И Л И Я /НАПРЯЖЕНИЯ/ В ЭЛЕМЕНТАХ |

------------------------------------------------------------------------

| 005_ 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 2-1 2-2

| 1 1 1 1 1 1 1 2 2 |

| 2 2 2 2 2 2 2 3 3 |

------------------------------------------------------------------------